caracterización geofísica de los greens de un campo de golf regado

CARACTERIZACIÓN GEOFÍSICA DE LOS GREENS DE UN

CAMPO DE GOLF REGADO CON AGUA REGENERADA.

APROXIMACIÓN TEXTURAL E HIDROLÓGICA

AUTOR: Raúl Lovera Carrasco

MÁSTER OFICIAL

Agua. Análisis Interdisciplinar y Gestión Sostenible

TUTORES: Dra. Josefina C. Tapias y Dr. Mahjoub Himi

ÍNDICE

AGRADECIMIENTOS ........................................................................................ 1

1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................ 3

2. OBJETIVOS ................................................................................................ 6

3. METODOLOGÍA Y RESULTADOS ............................................................ 7

4. DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS ...................................................... 43

5. CONCLUSIONES ..................................................................................... 51

6. BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................ 52

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Club de Golf Girona. (http://www.golfgirona.com) ........................ 7

Figura 2. Batería de tamices ............................................................................ 9

Figura 3. Curvas granulométricas de las 18 muestras de greens .............. 10

Figura 4. Agitador mecánico usado para la homogenización de las

muestras para el método Bouyoucos. .................................................. 11

Figura 5. Imagen de las probetas preparadas para la realización del

método. La metodología se repitió para las 40 muestras recogidas. . 12

Figura 6. Representación textural de las muestras recogidas en los 18

greens ...................................................................................................... 15

Figura 7. Representación textural de las 11 muestras recogidas en el

green 11 ................................................................................................... 16

Figura 8. Representación textural de las 11 muestras recogidas en el

green 16 ................................................................................................... 17

Figura 9. Representación de los valores de conductividad medidos en el

conjunto de los 18 greens ...................................................................... 19

Figura 10. Representación los valores de conductividad medidos en las

muestras del green 11 ............................................................................ 19

Figura 11. Representación los valores de conductividad medidos en las

muestras del green 16 ............................................................................ 20

Figura 12. Porcentaje de carbono orgánico en las muestras de los 18

greens ...................................................................................................... 23

Figura 13. Variación del contenido en carbono orgánico en las muestras

del green 11 ............................................................................................. 24

Figura 14. Variación del contenido en carbono orgánico en las muestras

del green 16 ............................................................................................. 24

Figura 15. Líneas equipotenciales y líneas del flujo. (a) en el plano vertical

de los electrodos. (b) en el plano horizontal de la superficie del

terreno ...................................................................................................... 28

Figura 16. Disposición de las medidas en el método de tomografía

eléctrica .................................................................................................... 30

Figura 17. Equipo SYSCAL PRO ................................................................... 30

Figura 18. Los 18 greens donde se realizaron tomografías ....................... 33

Figura 19. Perfil de tomografía ...................................................................... 33

Figura 20. Perfiles de tomografía realizados ............................................... 35

Figura 21. Disposición de las medidas obtenidas en las 3 direcciones del

espacio mostradas en tres diferentes vistas ........................................ 38

Figura 22. Disposición del cable de medida en la adquisición de un perfil

3D, los electrodos vienen representados con círculos negros .......... 38

Figura 23. Perfil 3D en el green 11 ................................................................ 39

Figura 24. Bloque diagrama 3D en los planos X-Z e Y-Z del green 11 ....... 39

Figura 25. Geometría de las arenas en el green 11 ..................................... 40

Figura 26. Perfil 3D en el green 16 ................................................................ 41

Figura 27. Bloque diagrama 3D en los planos X-Z y Y-Z del green 16 ....... 41

Figura 28. Diferentes vistas de la geometría 3D de las arenas del green 16

.................................................................................................................. 42

Figura 29. Resultados de los ensayos edafológicos en las muestras de los

greens ...................................................................................................... 43

Figura 30. Relación entre el diámetro de partícula y la resistividad

eléctrica .................................................................................................... 44

Figura 31. Permeabilidad obtenida a partir de la fórmula de Hazen .......... 45

Figura 32. Medidas de conductividad eléctrica y porcentaje de carbono

orgánico en las muestras de los greens 11 y 16 .................................. 47

Figura 33. Clasificación textural de Bouyoucos para las muestras de los

greens 11 y 16 ......................................................................................... 47

Figura 34. Tomografías realizadas en el green 11 y 16 ............................... 48

Figura 35. Diferentes vistas obtenidas con la tomografía 3D ..................... 49

1

AGRADECIMIENTOS

La realización de este estudio no habría sido posible sin el trabajo de personas e

instituciones que han volcado sus energías y talento en este proyecto. Mi más sentido

agradecimiento para:

La Dra. Josefina C. Tapias por su trabajo e implicación en este estudio, así

como por todos los conocimientos que me ha transferido y su constante ayuda. También

me ha enseñado qué es ser un buen profesor. Asimismo agradecer a la Dra. Tapias su

trabajo como coordinadora del Máster en Agua. Análisis Interdisciplinar y Gestión

Sostenible, consiguiendo ofrecer una titulación con un gran nivel.

Al Dr. Mahjoub Himi por el tiempo dedicado tanto en el gabinete como en el

campo para realizar este trabajo, así como por su constante disponibilidad para

transmitir todo lo que le ha proporcionado su experiencia. Gracias también por ser un

gran compañero de trabajo.

Al Dr. Albert Casas agradecerle que propusiera involucrarme en este proyecto

en el que se ha volcado totalmente. Gracias por toda la ayuda no solo para este trabajo

sino también por toda la que he recibido en estos últimos años.

A los Drs. Ignaci Queralt y Eva Marguí que con su trabajo han

complementado de manera brillante los resultados aquí expuestos. No hay que olvidar

además, que sus gestiones con la dirección del Club de Golf Girona nos han permitido

realizar todo el trabajo de campo sin ningún problema.

A la dirección del Club de Golf Girona por permitir la realización de este

trabajo y agradecer su inestimable colaboración y disposición.

Al greenkeeper Xavier Girol del Club de Golf Girona.

A todo el personal del Departament de Geoquímica, Petrologia i Prospecció

Geològica.

A todo el personal del Laboratorio de Edafología de la Facultad de Farmacia

por la ayuda prestada, así como por la acogida y el trato recibido que ha sido

excepcional.

2

Finalmente a todos los docentes que han impartido clases en el Máster en Agua.

Análisis Interdisciplinar y Gestión Sostenible por el trabajo realizado y animarles a

continuar con su estupenda labor.

Este estudio ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación de

España con los proyectos CGL2009-07025 y CSD2006-00044.

CARACTERIZACIÓN GEOFÍSICA DE LOS GREENS DE UN CAMPO DE GOLF REGADO

CON AGUA REGENERADA. APROXIMACIÓN TEXTURAL E HIDROLÓGICA

RAÚL LOVERA CARRASCO. MÁSTER EN AGUA. ANÁLISIS INTERDISCIPLINAR Y GESTIÓN

SOSTENIBLE

3

1. INTRODUCCIÓN

La presente memoria se realiza para la obtención del título de Máster Oficial en

Agua. Análisis Interdisciplinar y Gestión Sostenible ofertado por la Universitat de

Barcelona.

Este estudio tiene la finalidad de caracterizar los greens de un campo de golf

desde un punto de vista edáfico, así como geofísico. Si bien han habido diferentes

trabajos que han estudiado los campos de golf a partir de datos edáficos, la utilización

de un método geofísico como la tomografía eléctrica para caracterizar los campos de

golf no ha sido muy común. La correlación de los análisis químicos, físicos y físico-

químicos con la información extraída de la geofísica constituye el carácter innovador

del presente trabajo; asimismo al utilizar diferentes técnicas se aborda el problema con

la pluridisciplinaridad que da nombre al propio Máster.

Los campos de golf pueden considerarse como uno de los principales

consumidores de agua por lo que es necesario buscar estrategias que proporcionen una

optimización de consumo de agua para el riego de los campos y mejoren su imagen

ambiental. Esto ha impulsado a los propios gestores de los campos de golf a intentar

reducir el consumo, en parte para mejorar su imagen, pero también para mitigar el

elevado coste que les representa poder disponer de los caudales suficientes con las

metodologías que utilizan actualmente. Al mismo tiempo, las autoridades hidrológicas

están forzando el uso de fuentes alternativas de agua de riego, sobre todo de aguas

residuales regeneradas.

De este modo, los resultados de este estudio pretenden aportar nuevas

informaciones que ayuden a gestionar la utilización de agua en los campos de golf;

desde un punto de vista pluridisciplinar.

La industria de golf en España ha experimentado un crecimiento extraordinario

desde 1950. En España hay ahora más de 300 campos de golf y casi un cuarto de millón

de jugadores autorizados, mientras que hace 15 años, el número de jugadores de golf no

alcanzaba 30.000. Hoy día, el golf no puede ser considerado simplemente como un

deporte porque los intereses económicos son muy importantes. En Cataluña, el golf

produce un impacto económico de casi 20 millones de euros al año y las Autoridades de




SOSTENIBLE

4

Turismo de Cataluña entendieron desde hace tiempo el golf como una política para

promover turismo de interés especial (Priestley, 1987).

Desde este punto de vista, España es el segundo país más atractivo para el golf

en Europa, con las Islas Baleares, la Costa del Sol, y Cataluña como los destinos

principales. Convertida en una de las prácticas que más ha producido modificaciones en

los tipos del uso de tierra, el desarrollo de campos de golf a menudo ha generado la

controversia. En años recientes, ha habido una considerable demanda de campos de golf

lo que ha impulsado el uso y desarrollo de estrategias de diseño, construcción y

dirección para adoptar prácticas ambientalmente sostenibles en los campos de golf

(Tapias y Salgot, 2006).

A pesar de que ya se han aplicado técnicas geofísicas en la industria de golf no

es común que los métodos geofísicos sean utilizados por los greenkeepers para

conseguir un mejor entendimiento de las propiedades del suelo que influyen en el

césped. Estas propiedades no sólo afectan al césped sino también tienen influencia en

otros parámetros del suelo, como nutrientes y lixiviación de plaguicida.

Desde el punto de vista social, una de las preocupaciones ambientales

principales en cuanto a campos de golf es el consumo de agua para su mantenimiento.

Hay argumentos que sostienen que la cantidad de agua usada para el riego de un campo

de golf constituye un exceso, además hay una parte de la sociedad que considera el golf

como una actividad suntuaria. Esto ha presionado a la dirección y greenkeepers a

desarrollar modelos de gestión más sostenibles que tienen como objetivo reducir el

consumo de agua, minimizando de esta forma el coste del consumo de agua, así como

usos indebidos de la misma. El consumo de agua en un campo de golf depende de sus

dimensiones, la meteorología local, la retención de agua propia del substrato, y las

exigencias de consumo del césped. En general el consumo de agua de un campo de golf

que conste de 18 hoyos está alrededor de 0,3 Mm3 por año (Tapias, 1998).

En la actualidad, la legislación vigente (Real Decreto 1620/2007) obliga a regar

los campos de golf con agua regenerada. En el caso de España los campos de golf usan

de manera sistemática el agua regenerada como fuente de riego. Desde que se implantó

el uso de agua regenerada ha sido necesaria la realización de estudios detallados sobre

problemas técnicos y de viabilidad del uso de esta agua. El agua regenerada en

comparación con el agua potable y/o de pozo se caracteriza por lo general por tener un




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5

mayor aporte de sales, requiriendo el control cuidadoso de riesgos potenciales

relacionados con las sales que se lixivian hacia abajo (Brauen y Stahnke, 1995).

La infiltración es generalmente más rápida en suelos arenosos debido a que

tienen una mayor porosidad y por eso la irrigación debe ser aplicada con más

frecuencia, es por tanto necesario un alto grado de conocimiento del estado general de

green para poder conocer con mayor exactitud el consumo de agua.

Generalmente para realizar el estudio de un suelo se recogen muestras, las cuales

una vez analizadas nos darán una información puntual. Para ello se emplean técnicas

destructivas para la recolección de las muestras y técnicas analíticas para las

determinaciones químicas, físicas y físico-químicas. Además de ser un trabajo largo y

laborioso, la información obtenida será exclusivamente de la zona muestreada. Si se

quiere hacer extensible a una zona más amplia, implica realizar un mayor número de

muestreos, lo que conlleva realizar más análisis de laboratorio y a una mayor

destrucción de la zona.

En el caso que nos ocupa, los greens de los campos de golf, resulta

prácticamente imposible realizar muestreos mediante técnicas destructivas dado el

impacto negativo que conlleva. Se ha de tener en cuenta que los greens son las zonas

más delicadas de los campos de golf, construidas generalmente con un tipo de arena

silícea determinada, y con un tipo de césped que requiere cuidados específicos; mayor

aporte de agua, de nutrientes, plaguicidas, etc. Otro estrés que sufren estas zonas, es el

corte del césped, y el paso sucesivo de los jugadores, esto implica una mayor

compactación del suelo y los problemas que ello conlleva. El conjunto de todos estos

factores influyen en el estado de los greens, haciéndolos más susceptibles a plagas,

enfermedades, problemas de infiltración, etc.

Dado que la construcción de un green es extremadamente costosa, realizar

varios muestreos es prácticamente imposible, ya que quedaría inutilizado para el juego.

Este estudio pretende correlacionar la tomografía eléctrica, técnicas geofísicas

no destructivas, realizada en el campo de golf con determinaciones analíticas realizadas

en el laboratorio a partir de muestras obtenidas por técnicas destructivas con el fin de

caracterizar los greens de los campos de golf, y de esta manera minimizar el impacto de

los ensayos analíticos consiguiendo una optimización del uso del agua, así como para

determinar problemas puntales en distintas zonas del mismo green.




SOSTENIBLE

6

2. OBJETIVOS

Los objetivos principales de este estudio son:

Demostrar la fiabilidad de los métodos geofísicos, en particular la

tomografía, para la caracterización de greens.

Proporcionar evidencias de que los métodos geofísicos pueden ser

herramientas útiles para mejorar el mantenimiento y la remodelación de

los greens de los campos.

Correlacionar la información extraída de la realización de una campaña

edafológica con una campaña de geofísica.

Determinar si la prospección geofísica en campos de golf pueda dar

información tal que sean necesarios menos muestreos y por tanto menos

ensayos de laboratorio.

Destacar las ventajas de la utilización de métodos no destructivos frente a

métodos analíticos más invasivos que requieren la extracción de muestras

alterando el medio.

Determinación de la geometría de los greens a partir de tomografía

eléctrica en 2D y 3D.

Evaluar la permeabilidad hidráulica de los greens a partir de curvas

granulométricas, y relacionar la resistividad proporcionada con la

tomografía con la granulometría para obtener información hidrológica de

las características de drenaje.




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3. METODOLOGÍA Y RESULTADOS

El estudio que se presenta en esta memoria se basa en la realización de dos

metodologías distintas: una campaña edafológica y otra de naturaleza geofísica.

Los trabajos de campo se realizaron en las instalaciones del Club de Golf

Girona, a lo largo de aproximadamente 10 días entre febrero y junio de 2010; la

elección de los días de trabajo se hizo conjuntamente con la dirección y los

greenkeepers del Club de Golf Girona dependiendo de las condiciones meteorológicas y

de la afluencia de socios.

El Club de Golf Girona (figura 1) se encuentra en Sant Julià de Ramis, es un

municipio de la comarca del Gironès, que forma parte del área urbana de Girona. Se

encuentra a aproximadamente 117 Km. de Barcelona y a unos 60 Km. de Francia.

Figura 1. Club de Golf Girona. (http://www.golfgirona.com)

El trabajo de campo consistió en el caso de la campaña edafológica en la

recogida de 18 muestras pertenecientes a todos los greens del Club de Golf. Estas

muestras fueron tomadas en la zona colindante al hoyo del green, hasta una profundidad

aproximada de 20 cm y una anchura de 15 cm.




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8

Asimismo, se tuvo especial atención en dos greens, el número 11 por la baja

eficiencia de riego según indicaciones del greenkeeper y el número 16 que a priori es

un green que no presentaba problemas de infiltración; en ambos, además de las

muestras tomadas en la zona colindante a los hoyos se realizaron catas donde se

tomaron 11 muestras adicionales en cada una a diferentes profundidades (tabla 1). Se

finalizó la cata en cada green cuando se llegó a una profundidad tal que no se podía

continuar más debido a la dureza del material en esa zona.

Tabla 1: Profundidad de las muestras tomadas en los greens 11 y 16

MUESTRA PROFUNDIDAD (cm)

1 0-10

2 10-18

3 26-34

4 44-57

5 57-64

6 64-70

7 81-88

8 96-106

9 114-122

10 141-150

11 158-164

GREEN 16

Los trabajos de campo realizados para la campaña de geofísica consistieron en la

realización de 18 tomografías eléctricas 2D, un perfil de tomografía en cada green del

Club. También se realizaron dos perfiles de tomografía 3D, un perfil en el green 11 y

otro en el green 16.

Posteriormente para el estudio edafológico se llevaron a cabo en el laboratorio

las siguientes técnicas:

Granulometría

Clasificación textural. Método de Bouyoucos

Medida de la conductividad eléctrica de las muestras

Análisis del carbono orgánico oxidable. Método Walkley-Black

MUESTRA PROFUNDIDAD (cm)

1 0-8

2 8-16

3 16-22

4 22-28

5 28-32

6 32-36

7 36-45

8 52-62

9 65-70

10 78-86

11 86-90

GREEN 11




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El trabajo de gabinete para la campaña de geofísica consistió en el procesado y

la interpretación de los perfiles de tomografía; los perfiles 2D se procesaron con los

programas PROSYS II y RES2DINV; los perfiles en 3D se procesaron con el programa

de interpolación ERT Lab.

3.1. EDAFOLOGÍA

3.1.1 Granulometría

La granulometría de las 18 muestras recogidas en los greens se ha determinado

en el laboratorio efectuando una clasificación de sus materiales sólidos, mediante

tamices de distintas mallas dispuestos sucesivamente en un cilindro vertical (figura 2),

de forma que cada uno retuviese las partículas de diámetro superior al de malla, y dejase

pasar el resto de la muestra (USDA, 1975) y midiendo por pesada el porcentaje de

material retenido en cada tamiz. Se han usado tamices de 2- 1- 0,5- 0,31-0,25- 0,2- 0,1

de malla (en milímetros).

Se han dibujado las curvas granulométricas obtenidas en dichos ensayos que

representan el porcentaje acumulado de material que pasa por cierto tamiz.

Figura 2. Batería de tamices




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Figura 3. Curvas granulométricas de las 18 muestras de greens

Puede observarse en la figura 3 como las curvas granulométricas muestran

diferencias texturales respecto al tamaño de partículas en las arenas de los diferentes

greens. Estas diferencias en el tamaño de grano del particulado que conforma la arena

pueden tener como consecuencia un mejor o peor drenaje del green. Los valores de

resistividad aportados por la tomografía eléctrica se correlacionarán con el tamaño de

las partículas extraído de las curvas granulométricas, así como con la permeabilidad

hidráulica, permitiendo extraer conclusiones sobre el mejor o peor drenaje de los

distintos greens.




SOSTENIBLE

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3.1.2 Clasificación textural por el método de Bouyoucos

Para la clasificación textural se han separado arenas, limos y arcillas mediante el

método de Bouyoucos.

Método de Bouyoucos: se pesaron 50 g de muestra de suelo seco y tamizado

para los de textura media o pesada y 100 g para los arenosos (< 2 mm de diámetro).

Después se introdujo la muestra en una botella de 1 litro, se añadieron 200 ml de agua

destilada y 20 ml de NaO, en este caso 50 g de Calgón® en 1 L, y se dejaron 20 minutos

en agitador mecánico.

El Calgón® es una preparación comercial de metafosfato sódico (PO3Na) que

contiene la cantidad apropiada de CO3Na2 como para dar un ph de 8,3 en solución

acuosa al 10%.

Figura 4. Agitador mecánico usado para la homogenización de las muestras para el

método Bouyoucos.

Después de la agitación (figura 4) se trasvasó a una probeta de litro y se enrasó

con agua destilada. Finalmente, se dejó sedimentar seleccionando los tiempos, para

efectuar la lectura mediante hidrómetro (Bouyoucos, 1951).




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Figura 5. Imagen de las probetas preparadas para la realización del método. La

metodología se repitió para las 40 muestras recogidas.

Para determinar el % de LIMO+ARCILLA se agita fuertemente el contenido de

la probeta (figura 5), se deja reposar 5 minutos y se efectúa la lectura con el hidrómetro

(se introduce en la suspensión y se deja 20 a 30 segundos antes de efectuar la lectura).

Para determinar el % de ARCILLA se procede de la misma forma efectuando la

lectura a las 5 horas.

Así por tanto:

% ARENA=100-% (ARCILLA+LIMO)

% LIMO= % (ARCILLA+LIMO)- % ARCILLA




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El % de las fracciones LIMO+ARCILLA y ARCILLA se obtienen

directamente de la lectura del hidrómetro cuando se han utilizado 100 g de suelo. En el

caso de que sean 50 g se debe multiplicar la lectura por dos. En la tabla 2 se muestran

los resultados obtenidos.

Tabla 2: Determinación textural de todas las muestras según el método de

Bouyoucos

% ARENA %LIMO % ARCILLA

GREEN 1 93 6.5 0.5

GREEN 2 94 6 0

GREEN 3 95 5 0

GREEN 4 94 5.5 0.5

GREEN 5 96 4 0

GREEN 6 96 3.5 0.5

GREEN 7 97 3 0

GREEN 8 93 6 1

GREEN 9 94 5.5 0.5

GREEN 10 93 7 0

GREEN 11 92 7.5 0.5

GREEN 12 94 6 0

GREEN 13 94 6 0

GREEN 14 94 6 0

GREEN 15 94 6 0

GREEN 16 97 2.5 0.5

GREEN 17 94 5.5 0.5

GREEN 18 92 7.5 0.5

GREENS

MUESTRA % ARENA %LIMO % ARCILLA

1 98 1.6 0.4

2 92 7.8 0.2

3 89 10.8 0.2

4 74 25.6 0.4

5 74 25.6 0.4

6 70 30 0

7 70 30 0

8 64 36 0

9 58 42 0

10 56 44 0

11 54 46 0

GREEN 11

MUESTRA % ARENA %LIMO % ARCILLA

1 97 2.6 0.4

2 93 6 1

3 91 7 2

4 70 30 0

5 70 30 0

6 68 32 0

7 70 30 0

8 68 32 0

9 74 26 0

10 70 30 0

11 64 36 0

GREEN 16




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En los greens 11 y 16 para las muestras número 1, 2 y 3 se usan 100 g de

muestra debido a su carácter arenoso, en el resto se usan 50 g.

Para clasificar la textura se utiliza un diagrama triangular o ternario llamado

triángulo de textura, sobre el que se han definido las clases texturales.

En el presente estudio se ha usado la clasificación textural de la USDA (United

States Department of Agriculture, 1975).

La figura 6 muestra como quedan dispuestas las muestras recogidas en la zona

colindante al hoyo de los 18 greens. Se observa claramente como todas las muestras

presentan claramente una textura arenosa.

Asimismo también se desprende de la figura 6 como el contenido de arena, limo

y arcilla es muy similar en las 18 muestras recogidas de los diferentes greens, de tal

manera que en la gráfica los puntos rojos usados para su representación se superponen

en ocasiones unos a otros.




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Figura 6. Representación textural de las muestras recogidas en los 18 greens

La figura 7 muestra la representación en el diagrama ternario de las 11 muestras

recogidas en el green 11.

Se observa notoriamente como el porcentaje de arena disminuye con la

profundidad a la que es recogida la muestra (tabla 1). Así las muestras 1, 2 y 3 presentan

una textura claramente arenosa (figura 7), las muestras 4, 5, 6 y 7 que se encuentran a

una profundidad de entre 22 y 45 cm corresponden a una arena limosa (SL) y

finalmente las muestras más profundas 8, 9, 10 y 11 son limos arenosos (LS).

El diagrama ternario muestra de manera notoria la utilidad del método de

Bouyuoucos para la clasificación textural y permite visualizar la evolución del cambio

textural de las diferentes partes del green en profundidad.

El tránsito de SL a LS se da aproximadamente a 50 cm de profundidad.

S: Arena- SL: Arena limosa-Ls: Limo arenoso-L: Limo-LLS: Limo ligero arenoso

LL: Limo ligero-LM: Limo medio-LSA: Limo areno arcilloso-LA: Limo arcilloso

AS: Arcilla arenosa-AL: Arcilla limosa-A: Arcilla




SOSTENIBLE

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Figura 7. Representación textural de las 11 muestras recogidas en el green 11

La figura 8 muestra el diagrama ternario realizado para las muestras del green

16.

El green 16 presenta la misma tendencia que la encontrada en el green 11,

pudiéndose observar como el porcentaje de arena en el suelo disminuye con la

profundidad como era de esperar, la textura de las muestras evoluciona pasando de

arenosa a arena limosa, y las más profundas son limo arenosas; así por tanto, las tres

primeras muestras más superficiales que llegan a una profundidad máxima de 34 cm

tienen textura arenosa (S), las muestras 4, 5, 7, 10 y 9 son arena limosas (SL) y

finalmente las muestras 6, 8 y 11 son claramente limo arenosas (LS). El tránsito de

textura SL a LS se da a unos 70 cm de profundidad.

El diagrama ternario del green 16 (figura 8) muestra claramente como el

contenido de arena disminuye con la profundidad, si bien, también puede observarse







SOSTENIBLE

17

como la muestra 9 que se encuentra a 122 cm de profundidad presenta un porcentaje

mayor de arena que las muestras 4-5 que se encuentran a unos 50 cm de la superficie.

Esta zona más arenosa dentro de la parte limosa puede ser indicativa de una mala

colocación de la arena del green sobre el substrato natural.

Figura 8. Representación textural de las 11 muestras recogidas en el green 16

3.1.3 Conductividad eléctrica

La conductividad eléctrica de los suelos se ha determinado por potenciometría

en extracto 1:5, mediante el siguiente procedimiento de preparación del extracto:

Se pesaron 10 gr de muestra secada al aire, que se colocaron en un erlenmeyer

de 100 ml. A continuación se añadieron 50 ml de agua destilada y se agitó fuertemente

cada 10 minutos durante 1 hora. Después de reposar 10 minutos para que la muestra







SOSTENIBLE

18

sedimentase, se filtró sin perturbar la suspensión. A continuación se realizaron las

medidas con el conductímetro (Porta et al., 1992).

Tabla 3: Medidas de conductividad eléctrica de las muestras de los 18

greens

MUESTRA µs/cm

GREEN 1 177

GREEN 2 91.5

GREEN 3 84

GREEN 4 104.5

GREEN 5 125.1

GREEN 6 87.5

GREEN 7 186.7

GREEN 8 117.1

GREEN 9 108.8

GREEN 10 172.5

GREEN 11 144.5

GREEN 12 152.8

GREEN 13 129.3

GREEN 14 143.3

GREEN 15 175.8

GREEN 16 105

GREEN 17 100.8

GREEN 18 190.6

GREENS

Tabla 4: Medidas de conductividad eléctrica de las muestras de los hoyos 11

y 16

MUESTRA µs/cm MUESTRA µs/cm

1 196.7 1 172.2

2 125.3 2 82.5

3 140 3 95.9

4 183.3 4 170

5 194.7 5 188.7

6 214 6 170.8

7 288 7 170

8 235 8 180

9 230 9 177

10 191.3 10 175

11 197 11 188.5

HOYO 11 HOYO 16




SOSTENIBLE

19

La clasificación textural así como las medidas del porcentaje de carbono

orgánico realizadas nos ayudaran a establecer posibles relaciones con la conductividad

eléctrica de los suelos.

Las figuras 9, 10 y 11 muestran la representación de los valores de

conductividad obtenidas para el conjunto de los greens así como para los greens 11 y

16.

Figura 9. Representación de los valores de conductividad medidos en el conjunto de

los 18 greens

Figura 10. Representación los valores de conductividad medidos en las muestras del

green 11




SOSTENIBLE

20

Figura 11. Representación los valores de conductividad medidos en las muestras del

green 16

Como se observa en la figura 9 la conductividad medida en los diferentes greens

es similar con unos valores comprendidos entre 84 y 190,6 µs/cm ya que todas las

muestras se tomaron a la misma profundidad (20 cm).

En las figuras 10 y 11 que representan los valores de conductividad en los

greens 11 y 16 puede observarse como las muestras 2 y 3 (las más arenosas), presentan

unos valores menores de conductividad y a partir de la muestra 4 que texturalmente es

más limosa la conductividad aumenta siendo aproximadamente similar en las muestras

siguientes. Se observan por tanto, tendencias similares en ambos greens.

Las muestras 1 tanto en el green 11 como el 16 a pesar de tener textura arenosa

vienen caracterizadas por conductividades similares a las que presentan las muestras de

la 4 a 11, más limosas, esto puede ser debido a que las muestras 1 contienen restos

vegetales, raíces o materia orgánica que pueden hacer aumentar la conductividad.




SOSTENIBLE

21

3.1.4 Análisis del carbono orgánico oxidable. Método Walkley-Black

Para llevar a cabo la determinación de carbono orgánico la muestra de suelo ha

de estar finamente triturada y secada. Se debe poner el peso exacto del material a

analizar utilizando una balanza de precisión y ponerlo en un erlenmeyer de 250 mL.

A continuación se añade con exactitud (con pipeta) 10 mL de dicromato potásico

1 N. Se agita el erlenmeyer para que la muestra y el líquido queden bien mezclados.

Se añaden 20 mL de ácido sulfúrico concentrado con cuidado, ya que el ácido se

debe añadir de golpe, y no poco a poco, ya que la reacción es violenta. Se agita bien

para que se mezclen el ácido, el dicromato y la muestra. Este paso se debe realizar en la

campana de extracción de gases.

Se deja en reposo una media hora, y a continuación se añaden 200 mL de agua

destilada y se agita el erlenmeyer para homogeneizar el contenido. Debe dejarse enfriar.

Se añaden 4-5 gotas de solución indicadora de ortofenantrolina ferrosa y se

valora con sal de Mohr.

A medida que se deja caer la sal de Mohr sobre el líquido, éste adquiere un color

verde propio de la sal de Mohr. Se produce un cambio de color, de verde a marrón-

rojizo, y se da por terminada la valoración cuando al añadir más sal de Mohr ya no se

produce ningún cambio de color.

Se realiza el mismo proceso en un erlenmeyer sin muestra (el blanco) y se

anotan los mL gastados en la valoración con la sal de Mohr (B) (Walkley y Black

1934).

Cálculos:

Los mL gastados en el blanco dan la normalidad exacta de la sal de Mohr:

NMohr=(10 mL*NDicr)/ B

Como la normalidad del dicromato es exactamente 1, la normalidad de la sal de

Mohr debería de ser de 0,5, aunque en la práctica será menor, debido a que el Fe2+

pasa

a Fe3+

.

En el presente estudio los mL de blanco gastados fueron 20,78 mL. Por tanto

NMohr=10/20.78=0.481




SOSTENIBLE

22

Conociendo la normalidad exacta de la sal de Mohr se calculan los

miliequivalentes de dicromato que se gastan para oxidar el carbono de la muestra a CO2:

meq C= (B-X)* NMohr

Teniendo en cuenta que 1 miliequivalente de carbono son 3 mg C entonces:

% carbono= (meq C*0,003)* (100/g muestra)*f

El factor de corrección f se aplica porque se ha comprobado que el

procedimiento, tal como se ha explicado no es suficiente para oxidar todo el carbono

orgánico de la muestra. El valor más recomendado y el que se utiliza es f=100/77=1,30.

Los resultados obtenidos para las muestras de los 18 greens puede observarse en

la tabla 5.

Tabla 5: Resultados del cálculo de carbono orgánico obtenidos en las

muestras de los greens

MUESTRA meq C % C

Green 1 0.71 0.40

Green 2 0.47 0.31

Green 3 0.38 0.22

Green 4 0.33 0.20

Green 5 0.76 0.43

Green 6 0.47 0.31

Green 7 0.81 0.49

Green 8 0.66 0.44

Green 9 0.62 0.34

Green 10 0.76 0.49

Green 11 0.62 0.41

Green 12 0.71 0.51

Green 13 0.95 0.49

Green 14 0.76 0.46

Green 15 1.00 0.70

Green 16 0.81 0.55

Green 17 0.81 0.40

Green 18 0.62 0.46

GREENS

Puede observarse como el contenido de carbono en todos los greens es similar,

asimismo el porcentaje de carbono orgánico es bajo en todas las muestras; esto puede

ser debido a que son muy arenosas con un bajo contenido en materia orgánica.




SOSTENIBLE

23

Figura 12. Porcentaje de carbono orgánico en las muestras de los 18 greens

El valor máximo es de 0,69 % para el green 15 y el valor mínimo de 0,2 % para

el green 4 (figura 12).

La tabla 6 muestra los resultados obtenidos en las muestras recogidas en los

greens 11 y 16.

Tabla 6: Resultados del contenido de carbono orgánico obtenidos en las

muestras de los greens 11 y 16.

MUESTRA meq C % C MUESTRA meq C % C

1 5.33 1.81 1 6.25 1.44

2 2.78 0.53 2 1.58 0.41

3 2.78 0.53 3 1.82 0.38

4 3.21 0.61 4 1.82 0.44

5 3.12 0.59 5 2.59 0.61

6 3.26 0.62 6 2.49 0.57

7 3.26 0.62 7 2.73 0.60

8 3.07 0.58 8 2.69 0.65

9 2.83 0.54 9 2.97 0.65

10 2.93 0.56 10 2.93 0.64

11 2.93 0.56 11 2.44 0.62

HOYO 11 HOYO 16




SOSTENIBLE

24

Figura 13. Variación del contenido en carbono orgánico en las muestras del green 11

En el green 11 la muestra 1 (figura 13) presenta un contenido en carbono

orgánico mayor ya que al ser tan superficial (0-8 cm) son los restos de raíces y plantas

los que le confieren este mayor aporte de carbono orgánico. La muestra 2 ya presenta un

valor de porcentaje de carbono orgánico más similar a los encontrados en las muestras

de los 18 greens. Se observa como la muestra 2 y la 3 presentan un contenido en

carbono orgánico algo menor que el resto; a partir de la muestra 4, unos 30 cm de

profundidad el valor de carbono orgánico es casi constante en todas las muestras con

valor promedio de aproximadamente 0,58 %.

Figura 14. Variación del contenido en carbono orgánico en las muestras del green 16




SOSTENIBLE

25

Como se aprecia en la figura 14 la muestra 1 del green 16 es la que tiene un

mayor contenido en carbono orgánico debido nuevamente a la presencia de pequeñas

raíces y restos vegetales.

También puede observarse como las muestras más arenosas, las número 2, 3 y 4

presentan un menor contenido en carbono orgánico, a partir de la muestra 5 el contenido

en carbono orgánico asciende y prácticamente se mantiene constante en el resto de las

muestras.

Se aprecia como las muestras más arenosas presentan un menor contenido en

carbono orgánico, y a medida que el contenido de limo aumenta, aumenta el contenido

en carbono orgánico; esta misma tendencia se observa en las muestras del green 11.




SOSTENIBLE

26

3.2. PROSPECCIÓN GEOFÍSICA

3.2.1 Fundamento teórico de la prospección eléctrica

Para trabajar con el método de resistividad se crea un campo eléctrico mediante

dos tomas de tierra (“electrodos”) puntuales A y B, denominados de emisión, a través

de los cuales se inyecta en el terreno una corriente eléctrica continua de intensidad I.

Entre otros dos puntos del terreno con ayuda de dos electrodos M y N de medida,

situados en estos puntos y mediante el correspondiente instrumento de medida, se miden

las diferencias de potencial, ΔU que se han generado. La disposición relativa de los

electrodos A, B, M y N, que configuran el dispositivo tetraelectródico, está determinada

por el tipo de problema geológico que se quiere resolver.

Los electrodos A y B crean en el punto M, que dista de ellos de una

distancia AMr y BMr , un campo eléctrico con potenciales MAU y MBU , según las

expresiones:

AM

MAr

IU

1

2

BM

MBr

IU

1

2

(1)

El potencial total en el punto M es:

.11

2

1

2

1

2

BMAMBMAM

MBMAMrr

I

r

I

r

IUUU

(2)

Análogamente, el potencial en el punto N es:

.11

2

1

2

1

2

BNANBNAN

NBNANrr

I

r

I

r

IUUU

(3)

La diferencia de potencial entre los puntos M y N será:

.1111

2

11

2

11

2

BNANBMAM

BNANBMAM

NM

rrrr

I

rr

I

rr

IUUU

(4)




SOSTENIBLE

27

De aquí obtenemos la siguiente expresión para la resistividad de un medio

homogéneo, en cuya superficie se encuentra un dispositivo tetraelectródico:

I

UK

(5)

BNANBMAM rrrr

K1111

2

(6)

La magnitud K es solo función de la distribución de los cuatro electrodos sobre

el terreno y se denomina coeficiente del dispositivo. Según la expresión (6), el

coeficiente del dispositivo tiene dimensiones de longitud.

La expresión (5), obtenida para un medio homogéneo, se puede aplicar para la

interpretación de los resultados de la medición con un dispositivo tetraelectródico

situado en la superficie de un terreno heterogéneo. Sin embargo, en este caso el

resultado de cálculo será una cierta magnitud arbitraria que tiene las dimensiones de una

resistividad. A esta magnitud arbitraria se la denomina resistividad eléctrica aparente y

se designa por a .

Por consiguiente, en el caso general:

I

UKa

(7)

En el caso particular de un medio homogéneo, la resistividad aparente coincide

con la resistividad verdadera, a . Las trayectorias del flujo de corriente en el

terreno siguen el trazado mostrado en la figura 15.




SOSTENIBLE

28

Figura 15. Líneas equipotenciales y líneas del flujo. (a) en el plano vertical de los

electrodos. (b) en el plano horizontal de la superficie del terreno

Líneas de corriente

Líneas equipotenciales




SOSTENIBLE

29

3.2.2 Fundamento teórico de la tomografía eléctrica

El método de prospección mediante tomografía eléctrica, también denominado

„Automated array scanning‟, es una ampliación del método de sondeos eléctricos

verticales (SEV), de forma que efectuamos de manera automatizada múltiples SEV‟s

para distintas configuraciones electródicas.

Para ello, disponemos un conjunto de electrodos unidos a un ordenador mediante

un cable del tipo utilizado en sísmica. A través de un programa de control, provocamos

que la unidad central vaya realizando mediciones de resistividad aparente para pares de

electrodos consecutivos, de manera que al finalizar la toma de datos, se hayan realizado

todas las combinaciones de pares posibles.

las disposiciones posibles de electrodos son múltiples: Wenner (en la que se

mantiene idéntica la distancia „a‟ de separación inter-electródica), Schlumberger (en que

se van separando los electrodos de corriente de los de potencial), Dipolo-dipolo (en que

el par de electrodos de corriente se hallan separados de los de potencial una distancia

mayor que su separación), y otros.

En este estudio se ha seleccionado el modo Wenner-Sclumberger. El modo de

operación es el siguiente: se efectúa una medida de resistividad aparente entre los 48

electrodos 1-48-24-25, 1-46-23-24, ...., 1-4-2-3, luego la siguiente empezando con los

electrodos 2-47-24-25, 2-45-23-24, ..., 2-5-3-4, y así hasta llegar al último que es el 45-

48-46-47.

Al abrir la distancia entre electrodos de corriente y los de potencial, vamos

alcanzando distintos niveles de profundidad, obteniendo su resistividad aparente en el

punto medio de cada conjunto de electrodos. Uniendo los datos de los diferentes

niveles, obtenemos la llamada „pseudosección eléctrica‟, que nos indica las variaciones

de resistividad tanto vertical como lateralmente (figura 16).




SOSTENIBLE

30

Figura 16. Disposición de las medidas en el método de tomografía eléctrica

El equipo de adquisición de datos es un Resistivímetro SYSCAL PRO, de la

empresa IRIS INSTRUMENTS (Orleáns, Francia) compuesto de los siguientes

componentes: unidad central, 48 electrodos, cable RS-232 de conexión a ordenador y

cable de conexión a electrodos de tipo sísmico (figura 17). Los datos se obtienen

mediante ordenador a través de los programas ELECTRE II, para la creación de la

secuencia de toma de datos, y PROSYS II para la descarga de la información.

Figura 17. Equipo SYSCAL PRO




SOSTENIBLE

31

El parámetro medido mediante la tomografía eléctrica es la resistividad aparente

del terreno. Dado que esta resistividad es función del espesor de las capas y de su

resistividad real, es necesario efectuar un procesado de los datos de campo a fin de

obtener la resistividad real. Esto se realiza a través de un procedimiento de inversión

mediante el cual, de manera iterativa, ajustamos un modelo teórico y calculamos su

resistividad aparente. Si este valor se aparta de la curva de campo por encima de un

error estimado, calculamos el modelo con nuevos parámetros, hasta que el modelo

teórico se ajusta, al nivel de error solicitado, a la curva de campo.

Este proceso ha sido efectuado mediante el programa RES2DINV, de la empresa

GEOTOMO SOFTWARE, de Malasia, obteniendo las secciones geo-eléctricas

presentadas en este ESTUDIO.

El programa RES2DINV producido por M.H. Loke es un programa de cálculo

automatizado de modelos bidimensionales (2-D) de resistividad del terreno a partir de

datos obtenidos por equipos de tomografía eléctrica.

Para calcular la resistividad aparente utiliza una subrutina de modelización

directa. Para obtener modelos inversos de la resistividad real del terreno se utiliza una

rutina no lineal de optimización por mínimos cuadrados (Loke y Barker, 1996). El

programa utiliza para el modelo directo tanto la técnica de diferencias finitas (si no hay

corrección topográfica) como la de elementos finitos (en caso de ser necesaria la

corrección topográfica).

La rutina de inversión se basa en el método de mínimos cuadrados constreñidos

por suavización, de los autores citados. Puede utilizar la técnica de optimización quasi-

Newton así como la habitual de Gauss-Newton.

Para ello, divide el terreno en bloques rectangulares, que pueden ser de igual o

diferente tamaño, pudiendo ampliar el número de bloques por encima del número de

medidas. El propósito del programa es el de determinar la resistividad de los bloques

rectangulares que produzca una pseudosección de resistividad aparente que se ajuste lo

máximo posible a la obtenida en el campo. La diferencia entre ambas da el error

cuadrático medio (RMS) obtenido.




SOSTENIBLE

32

Pueden utilizarse dispositivos electródicos de los tipos Wenner, Schlumberger,

polo-polo, dipolo-dipolo y polo-dipolo, incluso con configuraciones no en línea

(electrodos distribuidos sobre la superficie del terreno en dos dimensiones).




SOSTENIBLE

33

3.2.3 Tomografía 2D

Se han realizado tomografías eléctricas en cada uno de los 18 greens del Club de

Golf Girona (figura 18).

Figura 18. Los 18 greens donde se realizaron tomografías

Figura 19. Perfil de tomografía

Todos los perfiles tienen una longitud de 23,5 m (figura 19) con una separación

entre electrodos de 0,5 m alcanzando una profundidad aproximada de 4,5 m. El

dispositivo utilizado ha sido un Wener-Schlumberger recíproco.




SOSTENIBLE

34

Los perfiles de resistividad eléctrica se realizan mediante un modelo de

inversión matemática que ajusta de manera iterativa un modelo teórico al perfil de

resistividad aparente de campo, hasta que alcanza un error máximo de ajuste. A efectos

de claridad expositiva, solo mostraremos el perfil de resistividad real (modelo de

inversión) con su interpretación, eliminando las secciones de resistividad aparente, que

no dan información de utilidad. Asimismo, para evitar equivocaciones en la

interpretación, todos los perfiles han sido interpolados y coloreados con los mismos

rangos de resistividades y colores.

En los perfiles obtenidos el ajuste presenta un error muy bajo (inferior al 2,5%)

por lo que los resultados de la inversión se pueden dar por muy satisfactorios.

La figura 20 muestra las secciones de resistividad invertidas después del

procesado en RES2DINV, observándose como todos los perfiles presentan la misma

estructura, pudiéndose definir un nivel superior con valores altos de resistividad

(colores rojos) y un nivel inferior que presenta resistividades bajas.

En los perfiles correspondientes a los greens1-3-9-10-11-12-13-14-15-16-17-18

el segundo nivel viene caracterizado por resistividades muy bajas, entre 15 y 80 Ohm.m

(colores azules) mientras que en los greens 2-4-5-6-7-8 los perfiles presentan un

segundo nivel con resistividades más elevadas, entre 70 y 130 Ohm.m (colores verdes).

Por los valores de resistividad obtenidos se puede concluir que los materiales del

primer nivel descrito con resistividades por encima de los 150 Ohm.m son arenas; los

materiales que presentan los valores más bajos (colores azules) son arcillas, mientras

que los materiales con valores de resistividad intermedios (colores verdes) son limos.

El contacto entre el primer y segundo nivel es sub-horizontal en todos los

perfiles e informa de la profundidad de la capa de arena en cada green; en general la

potencia de la capa de arenas es de aproximadamente 1,40 m aunque hay excepciones,

como en el green 11 donde el grosor de la capa de arenas es menor, aproximadamente 1

m.




SOSTENIBLE

35

Figura 20. Perfiles de tomografía realizados

Puede observarse como las diferencias en grosor y en los valores de resistividad

de la capa de arenas son totalmente evidentes; asimismo la tomografía ha sido capaz de

proporcionar información sobre el substrato bajo la capa de arenas.

La resistividad que caracteriza la capa de arenas en cada green es muy

significativa, indicando de manera cualitativa la capacidad de drenaje de cada green;

aquellos greens que presentan mayores resistividades en la capa de arenas como los

greens 5-7-17 tendrán mayor capacidad de drenaje que aquellos con valores de

resistividad más bajos en la capa de arenas, como los greens 9-11-15 (figura 20).




SOSTENIBLE

36

3.2.4 Tomografía 3D

Dentro de la campaña de geofísica se planteó la realización de dos perfiles de

tomografía 3D y que se hicieron en los greens 11 y 16. El objetivo era que los perfiles

de tomografía en 3D ayudaran a conocer la geometría del green, aportando información

sobre el contacto entre la arena y el substrato, y que permitieran una visión en 3D del

estado general de la arena desde el punto de vista de la resistividad. Asimismo, la

información extraída del 3D puede correlacionarse y completar la información obtenida

de los perfiles en 2D, ya que los datos de éstos últimos se encuentran únicamente en la

vertical de la zona donde se realiza el perfil 2D.

La tomografía en 3D es un método novedoso y que nunca se había aplicado al

estudio de greens de campo de golf. Básicamente existen dos metodologías para llevar a

cabo una tomografía en 3D:

a. La primera metodología consiste en la realización de perfiles en 2D y

procesarlos por separado como si fueran perfiles independientes.

Posteriormente se obtienen los valores de distancia en el eje X, profundidad

en el eje Z y los valores de la variable dependiente Rho (resistividad), esta

información se extrae a partir del software de interpolación Res2dinv. Una

vez obtenidos estos valores se crea una malla (grid) añadiendo los valores de

la distancia en el eje Y dependiendo de la geometría de los perfiles realizados

en el campo y que puede venir representada en una hoja de cálculo. A

continuación y mediante un software de interpolación en 3D como por

ejemplo el Voxler se puede obtener un bloque diagrama en 3D de la zona

estudiada. Una limitación de este método es que para obtener un buen

modelo de 3D es necesario que la distancia a la que se realizan los perfiles

2D sea como máxima la distancia entre los electrodos; si no, Voxler realizará

igualmente la interpolación de los datos 2D pero el modelo obtenido puede

no ser coherente con la realidad. Además, situar los perfiles a la distancia

igual a la de los electrodos supone la realización de muchos perfiles 2D, lo

que significa una gran inversión de tiempo. Otra limitación de esta

metodología es que los datos obtenidos se encuentran en la vertical de cada

perfil, es decir, no hay datos reales en las zonas entre los perfiles, de ahí la

necesidad de realizar una malla en la que los perfiles estén muy próximos.




SOSTENIBLE

37

Sin embargo, si se realiza correctamente esta técnica permite la obtención de

modelos 3D muy fiables, capaces de aportar una gran cantidad de

información.

b. La segunda metodología consiste en adquirir in situ los datos en

3D, es decir, se crea una secuencia de adquisición de datos en 3D que una

vez cargada en el resistivímetro permite la adquisición de los datos de

resistividad real no únicamente en la vertical sino en las tres direcciones del

espacio, aumentando sensiblemente la calidad del modelo 3D obtenido. Una

vez realizada la medida de los datos, éstos son procesados directamente en

un software de inversión en 3D, lo que constituye una diferencia notable con

el método anterior.

Para la realización de este estudio se ha usado la segunda metodología explicada,

es decir, se ha realizado un perfil 3D en el green en el que las medidas de resistividad

real se han tomado en las tres direcciones del espacio. Para crear la secuencia de

obtención de datos en 3D se pueden usar dos software: el Electre pro y el Ert Lab. Se ha

utilizado el Ert lab ya que a diferencia del Electre Pro, Ert lab puede crear una secuencia

en la que los datos se obtienen a partir de tres dispositivos: wenner, wenner-

schlumberger y dipolo-dipolo; de este modo no sólo se obtiene un mayor número de

puntos de medida sino que se miden valores de resistividad en posiciones del espacio

donde no se tomarían si sólo se usara un único dispositivo (figura 21). La inversión de

los datos se ha realizado también con Ert Lab.




SOSTENIBLE

38

Figura 21. Disposición de las medidas obtenidas en las 3 direcciones del espacio

mostradas en tres diferentes vistas

El perfil 3D se realiza disponiendo los cables de medida en forma de serpiente

(snake) (figura 22), formando una malla de 8x6, es decir, 8 electrodos en el eje X y 6

electrodos en el eje Y. En el presidente estudio la distancia entre los electrodos ha sido

de 2 m con lo que la profundidad de investigación del perfil 3D es de aproximadamente

3,3 m.

Figura 22. Disposición del cable de medida en la adquisición de un perfil 3D, los

electrodos vienen representados con círculos negros




SOSTENIBLE

39

Green 11

La figura 23 muestra la disposición de los electrodos de medida en el green 11.

Figura 23. Perfil 3D en el green 11

En la figura 24 vienen representados dos bloques diagrama en 3D de la

geometría del green 11 en los planos X-Z e Y-Z

Figura 24. Bloque diagrama 3D en los planos X-Z e Y-Z del green 11

Zona de arenas

caracterizadas por

baja resistividad

Zona de arenas con

resistividades altas:

mejor drenaje

N

N




SOSTENIBLE

40

Se puede ver como la visualización de la geometría del green por medio de

bloques diagrama obtenidos a partir de la tomografía 3D ha resultado ser una

herramienta muy potente a la hora de realizar posibles diagnósticos de la calidad del

green desde un punto de vista resistivo. Así en la figura 24 pueden observarse dos vistas

del green 11 y como queda patente que las arenas (caracterizadas por una mayor

resistividad) no son homogéneas, pudiéndose observar zonas donde la resistividad es

menor y donde tendrán presumiblemente peor drenaje.

Figura 25. Geometría de las arenas en el green 11

En la figura 25 se puede observar la geometría de la capa de arenas del green 11.

Se ve claramente como no es una capa continua desde el punto de vista resistivo, es

decir, si bien composicionalmente las zonas en “blanco” o interrumpidas que se

observan sí son arenas, sus valores de resistividad más bajos muestran que en estas

zonas la arena está más alterada y por tanto su drenaje es mucho menor.

Green 16

Se realizó un nuevo perfil de tomografía 3D en el green 16 para conocer la

geometría del mismo. La figura 26 muestra la disposición de los electrodos de medida

en el green 16.

MARGAS

Zona donde las

arenas tienen una

peor drenaje

N




SOSTENIBLE

41

Figura 26. Perfil 3D en el green 16

Figura 27. Bloque diagrama 3D en los planos X-Z y Y-Z del green 16

Se puede observar como la resistividad de las arenas en el green 16 es

sensiblemente superior al green 11, alcanzado máximos de aproximadamente 400

Ohm.m. También queda patente como la capa de arenas es más continua y homogénea y

de un mayor espesor en el green 16.

N




SOSTENIBLE

42

La figura 27 permite asimismo delimitar el contacto de las arenas con las arcillas

que se produce a aproximadamente 1,4 m de profundidad. Las arenas son muy

homogéneas, sin interrupciones y presentan resistividades altas, desde 130 Ohm.m

(color azul turquesa), hasta valores que superan los 400 Ohm.m.

Figura 28. Diferentes vistas de la geometría 3D de las arenas del green 16

La figura 28 es muy interesante, en ella vienen representadas dos vistas que

permiten estudiar la geometría del paquete de arenas, confirmando que es una capa de

arenas homogénea, con valores resistividad altos. La forma del contacto con el substrato

también queda muy bien representada.

N

N




SOSTENIBLE

43

4. DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS

En el apartado 3 se han descrito el conjunto de técnicas que se han utilizado y

los resultados obtenidos para caracterizar los greens de un campo de golf; los ensayos

edafológicos que son los más utilizados actualmente y la tomografía eléctrica, un

método de prospección geofísica que tiene la ventaja de ser una técnica no destructiva,

es decir, no altera en ningún modo las características de la zona a estudiar, a diferencia

de otras técnicas de muestreo que sí requieren la realización de sondeos o perforaciones

cuya marca se observa hasta mucho tiempo después de la realización del estudio.

Los ensayos edafológicos han puesto de manifiesto la similitud existente en las

muestras procedentes de los 18 greens muestreados; siendo importante destacar que las

muestras se recogieron siempre en la zona colindante del hoyo del green y a la misma

profundidad.

Figura 29. Resultados de los ensayos edafológicos en las muestras de los greens

La figura 29 muestra los resultados de la primera campaña edafológica,

correspondiente a la toma de muestras de los 18 greens informando con claridad del

tipo de textura de las muestras de los greens así como su conductividad y contenido en

carbono orgánico oxidable, teniendo en cuenta que son muestras puntuales. La

realización de una campaña de prospección geofísica con tomografías eléctricas

permitiría conocer de manera generalizada el estado general de los greens aportando




SOSTENIBLE

44

mucha más información; pudiendo afirmar que al iniciar un estudio de caracterización

de greens en un campo de golf es conveniente la realización de una campaña geofísica.

Se puede relacionar la información extraída a partir de las curvas

granulométricas realizadas en las muestras de los 18 greens con los valores de

resistividad obtenidos con la tomografía, pudiendo cuantificar cual de los greens

estudiados presenta un mejor drenaje.

Figura 30. Relación entre el diámetro de partícula y la resistividad eléctrica

La figura 30 relaciona la resistividad eléctrica con el tamaño de las partículas de

las muestras de los 18 greens.

Puede observarse como en general las muestras que presentan un mayor tamaño

de grano vienen caracterizadas por una mayor resistividad, como en los greens 2-3-5-6-

7-17; indicando que poseen una gran capacidad de drenaje. Las muestras con menor

tamaño de grano vienen caracterizadas por resistividades más bajas (en la figura 30

Mejor drenaje

Peor drenaje




SOSTENIBLE

45

rodeadas con un círculo azul) pudiéndose deducir que el drenaje en estos greens no es

muy eficiente.

Las muestras 9 y 4 presentan un diámetro de partículas similares a las muestras 2

y 17, sin embargo puede observarse como presentan unos valores de resistividad

sensiblemente menor, esto es debido a que su porosidad es menor debido a la presencia

de material colmatando los poros, el drenaje en estas muestras será menor por dicha

razón.

Los valores de resistividad eléctrica varían en cada green y se pueden

correlacionar con la textura de suelo obtenida por el análisis granulométrico y la

clasificación textural (Adams et al, 1971). Además puede proporcionar información

sobre la formación geológica natural que está bajo el substrato de la capa de arena

añadida para construir el green.

A partir del análisis granulométrico de las arenas que constituyen cada green se

puede calcular la permeabilidad (Ko) a partir de la formula de Hazen (Custodio y

Llamas, 1984):

Ko= C·de2

donde de es el diámetro equivalente que Hazen identifica con el valor d10 de la

curva granulométrica. Para K en cm/s a 20º C y d10 en cm se ha tomado C=100, ya que

es frecuente tal consideración siendo el margen de variabilidad más usual entre 90 y 120

(Riera, 2009)

Figura 31. Permeabilidad obtenida a partir de la fórmula de Hazen




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Correlacionando los valores de resistividad eléctrica con los valores de

permeabilidad hidráulica se puede extraer información que puede ser útilmente aplicada

para la gestión hidrológica y ambiental del campo de golf.

Nótese como en la figura 30 el green 11 tenía la relación resistividad/tamaño de

partícula menor y como la figura 31 indica como la muestras del green 11 tiene la más

baja permeabilidad.

Como la tomografía eléctrica caracteriza el terreno a partir de la resistividad

eléctrica se puede rápidamente observar la problemática de cada green, ya que valores

bajos de resistividad es decir, conductividades más altas, indican una posible

colmatación de la porosidad de la arena.

Se ha mostrado como la tomografía eléctrica puede aportar una gran cantidad de

información que amplia nuestro conocimiento sobre el estado general de los greens.

Una vez obtenida dicha información después del procesado e interpretación de las

tomografías también es conveniente la toma de muestras en un mismo green pero a

diferentes profundidades y correlacionar los datos obtenidos de los ensayos

edafológicos con la información obtenida de la tomografía con el fin de conseguir una

óptima caracterización.

Dicha experiencia se llevó a cabo en los greens 11 y 16, tomando 11 muestras en

cada uno a diferentes profundidades (tabla 1). La realización de ensayos edafológicos en

todas las muestras de dichos greens permite establecer diferentes correlaciones.




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Figura 32. Medidas de conductividad eléctrica y porcentaje de carbono orgánico en las

muestras de los greens 11 y 16

Figura 33. Clasificación textural de Bouyoucos para las muestras de los greens 11 y 16

En la figura 32 se puede observar como las muestras 2 y 3 de ambos greens son

las que presentan los valores de conductividad más bajos, asimismo también presentan

los porcentajes de carbono orgánico más bajos. En la figura 33 se observa como las

muestras 1 2 y 3, de ambos greens presentan textura arenosa, siendo a partir de la

muestra número 4, en ambos greens, cuando se observa textura arena limosa hasta




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llegar a muestras con textura limo arenosa, es decir, a partir de la muestra 4 aumenta el

contenido de limo.

La correlación de ambas figuras (32 y 33) permite afirmar que las muestras más

arenosas presentan una menor conductividad y un menor contenido en carbono

orgánico; con lo que hay una relación clara entre la textura de las muestras y la

conductividad del suelo, así como del contenido en carbono orgánico. Cabe puntualizar

que la muestra 1 en ambos greens es muy superficial y su mayor contenido en carbono

orgánico y mayor conductividad se debe no a sus características texturales sino al

contenido de pequeñas raíces y restos vegetales.

La tomografía consigue delimitar con mayor exactitud el cambio de material que

viene marcado por las diferencias texturales mostrando el contacto entre la arena y el

substrato consiguiendo correlacionar todas las técnicas (figura 34).

Figura 34. Tomografías realizadas en el green 11 y 16

Se observa claramente como la capa de arena en el green 11 es menos potente

llegando a escasamente 1 m de profundidad y los valores de resistividad son menores

(colores verdes) lo que indica que la conductividad de la arena es mayor. La tomografía

realizada en el green 11 confirma los resultados obtenidos a partir de las figuras 30 y

31.

Contacto arena-substrato




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Esta disminución de la resistividad en la capa de arenas del green 11 que

muestra la tomografía puede tener tres causas: presencia de materia orgánica, presencia

de sales o presencia de material de menor granulometría ocupando los espacios

intergranulares que conforman la porosidad de la arena.

Debido a que la determinación de carbono orgánico indica que los porcentajes

de carbono son muy bajos la primera posibilidad se descarta; la presencia de sales es

también descartada porque si existieran, los valores de resistividad tendrían que ser

todavía más bajos; por tanto se puede suponer que la causa de la colmatación puede ser

debida a sólidos en suspensión procedentes del agua regenerada o bien a las

características químicas de dicha agua que pueden alterar mediante reacciones químicas

los granos de arena descomponiéndolos. La colmatación de la porosidad puede ser la

causante de la poca eficiencia de riego que presenta el green 11. La realización de la

tomografía 3D en este green confirma el estado del mismo.

La tomografía 3D realizada en los greens 11 y 16 ha resultado muy útil para su

caracterización, ya que permite conocer su geometría; así como la identificación de

zonas con mayor probabilidad de comportarse como hidrófobas.

Figura 35. Diferentes vistas obtenidas con la tomografía 3D

La figura 35 muestra la eficacia de la tomografía 3D en el estudio de los greens

ya que permite visualizar su geometría, permitiendo diagnosticar su estado.

La tomografía 3D así como también en 2D permitiría estudiar la evolución del

green, realizando tomografías espaciadas en el tiempo que permitirían hacer un

seguimiento del estado del green, además de constatar que las actuaciones de




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remediación están teniendo éxito. Sería interesante proponer a la dirección de aquellos

campos de golf interesados la utilización de esta técnica para conocer en cada momento

el estado de un determinado green, así como su evolución en el tiempo.




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5. CONCLUSIONES

A partir de las metodologías y ensayos realizados y de los resultados obtenidos

se pueden extraer las siguientes conclusiones:

El estudio ha cumplido el objetivo de desarrollar una nueva metodología para la

caracterización de los greens de campo de golf combinando técnicas edafológicas

con técnicas geofísicas.

Los resultados de nuestro estudio indican que la técnica geofísica de la tomografía

eléctrica es muy eficiente para determinar la variabilidad lateral y vertical de la capa

de arenas del green y la composición del substrato.

El estudio ha demostrado que aunque la resistividad eléctrica dependa

simultáneamente de muchas propiedades del suelo como la humedad y salinidad, la

medida de resistividad aparente en un green puede ser fácilmente correlacionada con

la composición textural del suelo, ya sea la capa de arenas o el substrato.

El uso de una técnica no destructiva como la tomografía eléctrica puede aportar

información muy útil en la gestión de un campo de golf disminuyendo el número de

ensayos más agresivos que puedan afectar las condiciones naturales de los greens.

La realización de tomografías en 3D se ha revelado como una herramienta muy

potente sobretodo para conocer y representar la geometría de los greens en un campo

de golf.

Es recomendable que la caracterización de los greens en un campo de golf se inicie

con una campaña de geofísica que permitirá identificar las zonas más problemáticas

para proceder posteriormente a realizar campañas de muestreos.

El uso de la tomografía en 2D y 3D permite realizar una monitorización de la

evolución del estado de un green, así como para valorar los resultados de las técnicas

de remediación realizadas.

La correlación de la resistividad eléctrica con la composición textural extraída del

análisis granulométrico juntamente con los valores de permeabilidad permiten

caracterizar hidrológicamente un green aportando información sobre las causas de

las bajas eficiencias de los riegos.




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6. BIBLIOGRAFÍA

Adams W.A., Stewart V.I. y Thornton D.J. (1971) The assessment of sands

suitable for use in sportsfields. Journal of the Sports Turf Research Institute, 47: 77-85.

Allred B.J., Redman J.D., McCoy E.L y Taylor R.S. (2005) Golf Course

Applications of Near-Surface Geophysical Methods: A Case Study. Journal of

Environmental and Engineering Geophysics, 10: 1-19.

Bouyoucos G.J. (1951) A recalibration of the hydrometer: Method of making

mechanical analysis of soils, Agron. Journal, 43: 434-438.

Brauen S.E. y Stahnke G. (1995) Leaching of nitrate from sand putting greens.

USGA Green Section Record, 33(1): 29-32.

Brown K.W. y Duble R.L. (1975) Physical characteristics of soil mixtures used

for golf green construction. Agronomy Journal, 67: 647–652.

Custodio E. y Llamas M. (1984) Hidrología Subterránea. Ed. Omega

Loke M.H. y Barker R.D. (1996) Rapid least-squares inversion of apparent

resistivity pseudosections using a quasi-Newton method. Geophysical Prospecting, 44,

131-152.

Porta J., López-Acevedo M. y Rodríguez R. (1992) Laboratori d‟Edafologia.

UPC. 193 págs.

Priestley G.K. (1987) The role of golf as a tourist attraction: the case of

Catalonia, Spain. Acts of the meeting of the Commission of Geography of Tourism,

Leisure and Recreationof the International Geographical Union. Sousse, Office National

de Tourisme, Tunis, pp. 288-302.

Real Decreto 1620/2007: de 7 de diciembre, por el que se establece el régimen

jurídico de la reutilización de las aguas depuradas.

Riera J. (2009) Avaluació de les fórmules empíriques que determinen la

conductivitat hidràulica i que es basen en l‟anàlisi de la granulometria. Trabajo Final de

Carrera. 100 págs. Universitat Politècnica de Catalunya

Tapias J.C., Salgot M. y Casas A. (1995) Using shallow geophysical methods for

golf courses management. Environmental and Engineering Geophysics, 298-301.

Torino

Tapias J.C (1998) Estrategias de gestión de los recursos hídricos en los campos

de golf. Tesis Doctoral. Universitat de Barcelona. 431 páginas




SOSTENIBLE

53

Tapias J.C. y Salgot M. (2006) Management of soil – water resources in golf

courses. Tourism and Hospitality Research, 6(3): 197-203.

Tapias J.C., Himi. M, Masachs.A, Nieto C, Brissaud F., Salgot M, Casas A.

(2006) Using electrical imaging for assessing suitability of reclaimed water recharge at

Begur, Spain. Desalination, Volume 188, Issues 1-3, 5 February 2006, Pages 69-77.

USDA (1975) Soil Taxonomy. A basic system of soil classification for making

and interpretation of soil surveys. Handbook 436, 754 págs.

Walkley A. y Black I.A. (1934) An examination of the Degtjareff method for

determining soil organic mather and a proposed modification of the chromic acid

titration method. Soil Science, 37: 29-38.

Xia J. y Miller R.D. (2007) integrated geophysical survey in defining subsidence

features on a golf course. 6: 197-203.

REFERENCIAS DE INTERNET

http://www.golfgirona.com

caracterización geofísica de los greens de un campo de golf regado

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